用纳米绿色印刷改变世界
- 2014-08-25 09:08:553304
美国《时代周刊》以“中国制造”为题的某期封面上，巨大的手机张开外壳，里面是浓烟滚滚的工厂和蚂蚁一样的工人。这张图片经常出现在*化学研究所研究员宋延林的讲演报告中：“这暗示中国以前的经济发展一是牺牲环境，严重污染；二是靠廉价劳动力。这就是中国给世界的印象，是作出改变的时候了！事实证明，我们可以通过技术创新拿出的绿色解决方案”。
宋延林将如何“改变世界”？——“采用纳米技术，我们将可能改变已有80年历史的基于感光成像的近代印刷制版技术。”这就是他的回答。
从“胶片相机”走向“数码相机”
日前，记者跟随中科院A类战略性先导科技专项采访组，来到位于北京怀柔科教园区的中科纳新印刷技术有限公司，看到纳米材料绿色印刷技术印制的许多精美印刷品，几乎和传统印刷品效果难分伯仲。不过，宋延林告诉我们，如果在几年前，印刷效果还达不到如此精美的程度。
的确，新技术从理念到付诸实践有无数的波折。刚开始，很多人就问：为什么没听说国外有类似技术呢？宋延林不是一个喜欢“随大流”的人，他选择了“一意孤行”。他分析道：“就像柯达选择将自己发明的数码照相技术封存起来一样，印刷行业的柯达、富士、爱克发等巨头都是靠感光材料起家，自然不愿意砸掉自己利润丰厚的‘金饭碗’，这正是我们的机会。”
按照宋延林的设想，是用纳米材料的创新产生“变革性”技术，即将印刷表面进行纳米结构处理，使其形成图文区与非图文区清晰的界面，即图文区超亲油（疏水），非图文区超亲水（疏油）。通俗地讲，传统的激光照排相当于“胶片照相机”，较*的计算机直接制版技术（CTP）相当于“拍立得”，而绿色制版技术就像是“数码相机”。
不过，问题绝非想象的那么简单。刚开始时印刷质量并不理想，这是因为液滴在固体表面干燥的过程容易形成“咖啡环”，导致印刷物边缘模糊不清。因此，不少专家肯定了这个方向的环保优势，但认为要实现图文区和空白区的巨大反差非常困难，只能印刷低端产品。
宋延林没有气馁。凭借国家杰出青年科学基金和*、中科院的资助，他对基础科学问题进行了系统透彻的研究，终实现了对“液滴的扩散、黏附与转移”等关键问题的突破，解决了困扰学界和工业界多年的“咖啡环效应”。
宋延林用PPT为我们演示了在他“操纵”下神奇的纳米世界：一个墨滴可以由一个、两个到几个数目可控的纳米颗粒形成；一个个纳米颗粒像糖葫芦一样乖乖“听话”地整齐排列，串成一条直线。“纳米尺度点、线、面形成控制等基础问题的解决，突破了传统印刷技术精度的极限，可以自豪地说，这是目前能看到的好结果了。”
“打印”出绿色新世界[2.95%资金研报]
正如宋延林所说，纳米绿色印刷技术区别于过去传统工艺“减材制造”的方式，是一种以“增材制造”为特征的现代制造技术，类似于现在热门的3D打印技术，需要增加什么才打印什么。从原理上来说，显然新技术更加具有环保和节约的优势。2009年，宋延林团队研发的纳米绿色制版技术的中试线建成，并推向市场。在新技术拉动下，跨国企业CTP版材的价格从每平方米上百元，不得不跌至40元以下。
“从原理上改变技术，从流程上改变产业。”在此基础上，他带领团队将纳米材料应用于绿色油墨、绿色铝板基生产等领域，形成了完整的绿色印刷产业链技术。
你要是以为宋延林的“野心”只是“印书印报”，那你就错了。中科纳新犹如芯片工厂般干净整洁的车间里，仅有少数工人操作着机器。生产线的一头，“吐”出一张张像“公交一卡通”大小的IC卡。2013、2014年全国科技活动周暨北京科技周主场的2万张门票，就是这里制作的。
令人惊喜的是，纳米绿色印刷技术在电子、建材、印染等行业也可以大显身手。目前电路板制造采用蚀刻工艺，一张覆铜板90%左右的铜都要腐蚀掉，并造成严重环境污染。“我们利用金属纳米颗粒，通过打印印刷的方式做这件事情，就可以完全避免污染环境和材料浪费。”
宋延林介绍，纳米材料绿色印刷电路技术具有价廉、灵活制备柔性电路的优势，不仅能提升传统印制电路板行业的生产技术水平，而且还可应用于物联网、柔性显示、太阳能电池、生物芯片等印刷电子产品领域，市场前景十分可观。
“也许将来手机、电脑、电视屏幕都可以打印出来，卷起来就能带走。”宋延林已经窥见了未来的无限商机。“我们这个以印刷为开端的改变中国产业污染现状的技术，能延伸的领域极广，这将是一场新的技术革命。”
“科学研究的价值在于创新，将个人梦想汇入人类进步的梦想之中，不断发现新现象，认识新规律，创造新应用，将‘Impossible’（不可能）变成‘I’mpossible’（我能），”宋延林话语铿锵有力，“我们追求的是要从根本上改变这个世界，让她变得更加美好。”
向污染和垄断“说不”
随着对印刷行业的了解，宋延林意识到传统的印刷产业链存在严重的环境污染问题：“激光照排技术需要两次曝光显影，过程繁琐，而且使用的显影、定影液等化学物质产生大量污染。即使目前*的计算机直接制版技术（CTP），也需要感光预涂层和化学处理过程。印刷油墨中所用的溶剂主要是芳香烃类、酯类、酮类、醚类等，印刷干燥后约70%-80%的溶剂直接挥发到空气中；油墨中的重金属等有害成分还存在严重的健康和食品安全隐患。”
同时，印刷术是我国古代四大发明之一，而如今印刷行业的核心技术却*被国外企业垄断，设备和耗材价格昂贵，巨头坐享高额利润。面对实力雄厚的竞争对手，宋延林没有畏惧，愣是从打印墨盒一直“追杀”到印刷厂，“虎口”里夺食。
在和产业接触的过程中，宋延林深刻认识到用科技进步改造、提升传统产业是每个科研人员肩上沉甸甸的担子。如何赶超？“我们必须另辟蹊径，从技术上实现突破。”宋延林决心闯出条新路子，用纳米材料通过打印研发出绿色制版技术。